人教版八年级物理下册--11.4机械能及其转化（教学设计 ）

八年级物理第十一章第四节《机械能及其转化》教案
教学目标
知识与技能
知道机械能包括动能和势能。能用实例理解动能和势能的相互转化。
能解释一些有关动能、重力势能、弹性势能之间相互转化的简单现象。
初步了解机械能守恒的含义。
过程与方法
通过观察和实验，认识动能和势能的转化过程。
情感、态度与价值观
关心机械能与人们生活的联系，有将机械能应用于生活的意识。
培养学生的爱国意识。
教学重难点
重点：理解动能、势能的相互转化。
　 难点：理解动能、势能的相互转化
教具与学具
实验器材：溜溜球、过山车、单摆、 模拟蹦极（铁架台、弹性绳、重物）、滚摆。
电化教具：多媒体课件。
教学过程
引入新课
创设情境：
【师】：今天我们上新课之前，先玩两个小玩意，这个是什么？（出示溜溜球）
【生】：溜溜球
【师】：现在请同学上来玩一玩，哪位同学愿意上来玩？举手
【师】：他玩得怎么样？还可以吧？
【师】：再来看一个玩具，这个是什么？（出示过山车模型）
【生】：过山车
【师】：有谁玩过过山车？来谈一谈玩的感受 。
【生】：
【师】：玩这个玩具之前，我们先来看一下真正的过山车怎么玩。
老师播放多媒体影片：播放玩过山车的过程。
【师】：现在谁愿意上来玩一下过山车？
（二）合作探究
1.老师提问：
【师】：①刚刚同学在玩溜溜球的过程中，放手后，溜溜球不停的上下运动，为什么能不停的上下运动？
②过山车从高处滚下来后能再滚上去，为什么能滚上去，能这样不断的翻滚？
2.动能和重力势能的相互转化
【师】：溜溜球在上下运动的过程中，高度发生了变化，速度也发生了变化，从能量的角度出发，哪两个能在发生变化？
【生】：重力势能和动能
【师】：那这两个能具体怎样变化呢，我们一起分析一下。溜溜球向下运动的过程中，重力势能减小，动能增大，那重力势能减小是不是说能量就消失了呢？
【师】：能量并没有消失，而是转化为了动能。所以是重力势能转化为了动能。那向上运动的过程呢？
【生】：动能减小，重力势能增大，动能转化为重力势能。
【师】：那过山车呢，为什么能不停的翻滚？（用过山车模型引导）
【生】：向下运动：重力势能转化为动能；向上运动：动能转化为重力势能
【师】：再转下来？（重力势能转化为动能）；再转上去？（动能转化为重力势能）
【师】：所以动能和重力势能之间可以相互进行转化，并且是减小的能转化为增大的能。 以上是生活中动能和重力势能转化的例子，现在再来做一个实验来进行具体的分析。请一个同学来帮我做，谁愿意，举手？
【师】：细线上端固定，下端连一重物，把重物从某一高度静止释放，下面的同学仔细观察现象，并分析动能和重力势能的转化。
【师】：高度变化情况好观察，那速度变化呢？同学们可能看不太清楚，那现在给大家放一个慢镜头再来仔细观察。
单摆实验
A：重力势能最大，动能为零；B：重力势能最小，动能最大
C：重力势能最大，动能最小。
A-B 重力势能转化为动能； B-C 动能转化为重力势
3.动能和弹性势能的相互转化
【师】：这些都是动能和重力势能的转化，但是重力势能只是
势能的一种，势能有两种，还有一种是？（弹性势能）那动能和弹性势能之间能不能相互转化，如果能，生活中有没有动能和弹性势能转化的例子？
【生】：射箭，跳板跳水......
【师】：这些都是动能和弹性势能的转化，那他们具体怎样进行转化的？那我们先来观看一个实验慢镜头来先分析一下，再请同学们根据生活中的实例来具体分析动能和弹性势能的转化。
多媒体播放：球撞弹片实验
【师】：小球从斜面上A点自由滚下，水平面上C处有一弹片。同学们仔细看现象。
【师】：球撞弹片时：动能转化为弹性势能；弹片反弹时：弹性势能转化为动能。
【师】：生活中的实例，拉开的弓把箭射出去，动能和弹性势能怎样转化？
【生】：弹性势能转化为动能
【师】：跳板跳水，跳板形变最大到把人弹起的过程？
【生】：弹性势能转化为动能
【师】：撑杆跳高，撑杆触地到发生形变最大的过程？
【生】：动能转化为弹性势能
【师】：蹦床，①人从最高点向下落的过程，是什么能转化为什么能？②人开始接触蹦床，到把床压到最低点？③床把人向上弹起，到人刚要离开床？④人离开床后向上运动？
【生】：①重力势能转化为动能；②动能转化为弹性势能；③弹性势能转化为动能；④动能转化为重力势能。
【师】：生活中除了蹦床有动能和弹性势能的转化，还有一种运动也有动能和弹性势能的转化，是蹦.......极。先来观看一段蹦极的视频，来感受其运动的变化。
多媒体播放：蹦极视频
【师】：刚开始向下运动的速度是越来越快的，那速度是无限的增大的吗？
【生】：不是
【师】：那速度后来怎样变化呢？这里我们也做了一个蹦极模拟实验，能让大家更好的观察。这里谁最高的，来帮老师做这个实验。
蹦极实验
【师】：观察最低点时，速度情况（速度为零）
a:弹性绳开始形变 ，c:运动的最低点
o-a：重力势能减小，动能增加，重力势能转化为动能
a-c：重力势能减小，动能减小，弹性势能增加， 重力势能和动能转化为弹性势能
机械能：动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。
【师】：以上这些实例和实验中，物体要么具有动能，要么具有重力势能，要么具有弹性势能，或者动能和重力势能都具有，或者动能和弹性势能都具有。像这样物体运动，处在一定的高度，发生弹性形变都与机械运动有关，所以把动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。也就是 机械能=动能+势能 。以上这些所学的知识，就是我们今天学习内容的课题---机械能及其转化。 5.机械能守恒：只有动能和势能相互转化，机械能的总和不变。
【师】：学了机械能及其转化，那再最后做一个大家没有见过的实验，请大家分析动能和势能如何转化，除了分析动能和势能的转化外，看大家还能不能有新的发现。 滚摆实验
【师】：滚摆自然状态时如图所示，沿两边的绳卷起来后就是我手中的样子，放手之后，滚摆肯定要向下运动，但是他还能再滚起来。向下运动和向上运动时能量怎样转化？ 【生】：向下：重力势能转化为动能；向上：动能转化为重力势能。 【师】：同学们有没有发现一个问题，就是滚摆每次上升到最高点时，都会比前一次的最高点低？一次比一次低，那他最后会怎样？ 【生】：停止运动 【师】：那我假设滚摆运动最低点的位置高度为0，那最后停止运动，机械能就为0.刚开始滚摆肯定具有机械能，最后变为0，说明整个过程中，他的机械能一直在减小。机械能为什么会减小？ 【生】：有空气阻力 【师】：滚摆在上下运动的过程中，要克服空气阻力做功，所以机械能减小了。如果没有空气阻力，他上升时能不能回到原来的最高点？ 【生】：能 【师】：能回到原来的高度，就说明机械能没有减小，也没有增加，所以机械能不变。也就是没有阻力，只有动能和势能相互转化，机械能不变，这就是机械能守恒定律。
【师】：例如，粉笔从高处自由落下，不计空气阻力，在高处重力势能是100J，向下落的过程中重力势能减小20J，变为80J，那动能就增大20J，动能和势能的总和不变，即机械能总和不变。
机械能守恒定律：只有动能和势能相互转化，机械能的总和不变。
水能和风能的利用
【师】：既然学习了机械能，那就要会用，日常生活生产中，哪些是利用机械能的？首先要知道，大自然中最常见的机械能有哪些。
【生】：水能，风能
【师】：水能和风能都是机械能
出示风能水能的图片，引导学生思考：我们的祖先是怎样利用风能和水能的？我们现代人主要利用风能和水能来干什么？
【师】：古代人利用水能推动水轮机汲水、磨粉，利用风能推动帆船航行；现代人主要利用水能发电，如我国的三峡水电站、内蒙古的风力发电等。（出示水力发电站图片）
【师】：水力发电站，人们修筑拦河坝来提高上游的水位，在坝底安装水轮机，水轮机的上面安装发电机，他们的轴连接在一起，把闸门打开，水的重力势能转化为动能，水带动水轮机转动，水轮机带动发电机发电。一定量的水，上下水位差越大，水的重力势能越大，最后能发出的电越多。
【师】：他们之间能量是怎样转化的呢？
【生】：水的机械能转化为电能
出示风车图片
【师】：这个是什么？（风车）风能吹动风车，带动发电机发电。单个风力发电机输出功率较小，在风力资源丰富的地区，组成“风车田”，连在一起供电。
师：他们之间能量是怎样转化的呢？
生：风的机械能转化为电能
科学世界：人造地球卫星的机械能转化
【师】：机械能除了在日常生活生产中有应用外，在航天事业上也有利用机械能。我们首先了解一下人造地球卫星在绕地飞行时的机械能转化。他的轨道是一个椭圆形，这里有两个关键点---近地点和远地点，近地点-离地球最近的点，远地点-离地球最远的点，再看他运动的速度（播放视频），在近地点速度最大，在远地点速度最小。
【师】：近地点：势能最小，动能最大 ；远地点：势能最大，动能最小
远到近：势能减小，动能增大，势能转化为动能。
近到远：势能增大，动能减小，动能转化为势能。
【师】：下面我们来观看一段视频，了解一下我国的航天事业的发展。
看到我国的航天事业，这么突飞猛进，做为一个二十一世纪的小主人，你们更
应该好好学习，长大了为祖国航天事业的发展做出贡献。
因此，作为一名中华儿女，我们深怀爱国之情的同时，要全身心地投入到工作
和学习当中去，为中国的现代化建设贡献自己的一份力量。
（三）课堂小结
一、动能和势能可以相互转化。
二、动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。
三、如果只有动能和势能相互转化，机械能是守恒的
（四）课堂练习
1.弹簧门在推开以后能自己关闭，从能的转化角度来说明这一过程。
弹簧门被推开的过程：动能转化为弹性势能；弹簧门关闭过程：弹性势能转化为动能。
2.如图是某城市地铁的设计方案图，进站和出站的轨道都与站台构成一个缓坡，为了充分利用能量，火车进站上坡前关闭发动机，由于惯性冲上缓坡，则上坡时火车的动能逐渐 ，重力势能逐渐 。（选填“增大”“减小”或“不变”）
题2 图 题3 图
3.如图所示，小明在玩蹦蹦杆，在小明将蹦蹦杆中的弹簧向下压缩的过程中，小明的重力势能、弹簧的弹性势能的变化是（ ）
A.重力势能减小，弹性势能增大 B.重力势能增大，弹性势能增大
C.重力势能减小，弹性势能减小 D.重力势能增大，弹性势能减小
（五）板书设计
一、动能和势能可以相互转化。
二、动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。
三、如果只有动能和势能相互转化，机械能是守恒的。
（六）布置作业
完成本节课本练习1-4题
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